琴絃發展史:核心材料發展(三)尼龍與合成材料下篇

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尼龍絃與羊腸絃的差異

除了材料的成本差異與製造流程的不同外,尼龍絃與羊腸絃在音色上也有差異。不論是哪種材料製成的琴絃,都會在發出某個音的基頻外,同時產生許多泛音;而這些泛音與基頻的比重不同,形成了溫暖、明亮、和諧或不和諧的音色。

但泛音的產生不是無限制的:振動而發音的琴絃會與被振動的空氣摩擦,因而產生了可以被量度、會抑制泛音產生的阻尼(Damping)作用力,在某個門閾值以上,泛音的產生就會大幅衰退。琴絃的有效弦長越長,這種阻礙泛音產生的現象就越容易感知。羊腸絃的阻尼閾值其實比尼龍絃還高,而這表示相較於尼龍絃,羊腸絃其實能產生更多的泛音,音色也更為明亮。

在實務使用上,尼龍琴絃也有音色不穩定的問題:許多使用者發現尼龍琴絃的音色會隨著材料的逐漸延展,音色在幾天或幾週內便產生劇烈的差異。因此在尼龍之後,開發者們仍孜孜不倦地尋找其他各種可能可以應用在琴絃製程的人造材料。


▲ Jim Woodhouse 與 Nicolas Lynch-Aird 的研究*顯示:越粗的琴絃需要越大的張力才能到達一定的音高;需要較大的力量撥動,音量也大;但因阻尼閾值也增加,所以音色必然相對變暗。圖示為尼龍琴絃的樣態。(資料來源:inside-guitar.com

其他人造材料

DuPont 也將尼龍樣品寄給琴絃大廠 D’Addario,後者則在找出拋光尼龍纖維與不同絃徑的製造法後,首先將尼龍應用在製造高音豎琴琴絃,並且能提供各種由透明尼龍、黑尼龍,與單絲合成材料(Monofilament Composite Material)的產品。法國製造商 Savarez 則是第一家開發出使用碳氟化合物(Fluorocarbon)製造琴絃的公司;音色比起尼龍絃更接近羊腸絃。


▲ Magma 的碳氟化合物製古典吉他琴絃的外包裝,可發現這種材料常被以「碳絃」(Carbon)的名稱包裝宣傳。(資料來源:Amazon

1970 年,由合成纖維材料(Synthetic Materials)為絃芯,鋁、鎳、鋼、銀等金屬為纏繞的提琴琴絃,保持了過去以金屬纏繞羊腸絃製品壽命長、不易受環境影響的優點,並改善其音色過於金屬的缺失。Thomastik-Infeld 的 Dominant 琴絃於1970開始發行,是第一套以合成纖維材料製成的小提琴絃。在1970年代中期,中國古琴家吳景略(1907-1987)等人與上海音樂學院樂器廠開發了專用於中國樂器的尼龍絃芯、鋼絲纏繞的絲絃替代品。1990年代中後期構造如同絞線尼龍絃芯,但以更耐用、更耐熱及抗摩擦的先進合成纖維絃芯(Advanced Synthetic Core)製成的琴絃與 1990 年代中後期問世,特別在低音提琴琴絃上有良好表現。

合成材料在作為絃芯使用外,作為琴絃的其他組成構件上也有一些新的發展。生產超薄防水透氣材料氟聚合物(Fluoropolymer)塗層產品 GORE-TEX 的 W. L. Gore & Associates 公司,於1997年成立了 Elixir,生產應用其技術作為防水及手汗,但又能透氣塗層(Coating)的琴絃。塗層包覆琴絃能在減少皮膚皮屑積累,與抵抗手汗與油分腐蝕的作用下,大幅提高琴絃的使用壽命。


▲ Elixir 使用 GORE-TEX 技術為琴絃「包膜」以防水油汙漬累積及降低磨耗,以求得更長的音色維持與使用壽命的作法,已成為各家廠商不得不跟進的有效創意。(資料來源:Elixir Strings

從其後在琴絃製程上的枝繁葉茂,可見尼龍琴絃的發明,實在是二十世紀音樂與樂器產業界最重要的發明之一。演奏者提出的需求由原物料製造者提供材料,並由製造者實踐;而膠合整個新創產業的,是穿梭其中成就美事的各個伯樂們,每個環節都緊緊相扣不可或缺,是眾志成城的極佳典範。

*Jim Woodhouse 教授的論文《Choosing Strings for Plucked Musical Instruments》可以在這裡讀到。

撰文:江力平(江大)

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